(57)【要約】  【課題】ダイヤモンド上に、オーミック接合部を容易に形成することができる方法を提供することを目的とする。  【解決手段】真空槽（２）にて、ダイヤモンド基板（１）上の所定領域にレーザー光を照射しながら、その同じ所定領域に不純物のイオンビームを注入して導電層を形成するステップと、その導電層上に金属電極を形成するステップとを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド表面の所定領域にレーザー光を照射しながら該所定領域に不純物をイオン注入して導電層を形成するステップを含むことを特徴とするダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法。
【請求項２】
前記導電層上に、金属電極を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法。
【請求項３】
前記不純物は、炭素に対するp型又はn型の元素であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法。
【請求項４】
前記不純物のイオンビームのエネルギーが、約10 keV〜数MeVであり、
前記不純物のイオンビームの電流量が、約0.1 μA/cm2〜10 mA/cm2であることを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載のダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法。
【請求項５】
前記レーザー光の波長が、約400 nm〜100 nmであり、
前記レーザー光のエネルギー密度が、約100 mJ/cm2以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れかの項に記載のダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法。
【請求項６】
前記導電層の形成は、真空度が、約10-2Pa以下の環境にて行われることを特徴とする請求項１〜５の何れかの項に記載のダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンドの半導体デバイスに関し、特に、ダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、物質中で最も硬く、耐熱性に優れ、バンドギャップが５．４７ｅＶと大きく、通常は絶縁体であるがドーパントをドープすることにより半導体化されうる。また、絶縁破壊電圧及び飽和ドリフト速度が大きく、誘電率が小さい等電気的特性にも優れている。更に、室温付近においては物質中で最も高い熱伝導性を示し、熱放散性も高い。このような特徴により、ダイヤモンドは、次世代の耐高温・耐放射線等極限環境用素子や高周波及び高出力素子用の半導体として使用されることが期待され、現在開発が進んでいる。
【０００３】
ダイヤモンドを半導体デバイスの材料として利用するためには、ｐ型とｎ型の電気伝導型制御が必要である。具体的には、素子を作成する過程において、ダイヤモンドの適切な部位に外部からドナー型あるいはアクセプタ型の不純物を導入し、その必要部位にｐ型あるいはｎ型の導電性を付与する。また、素子として機能させるためには、その導電性部位に電流の入出力用の金属電極を形成して、導電性部位同士を配線することが必要である。その際、導電性部位と金属電極の接合部にはオーム性の電気特性を持たせることが求められる。即ち、導電性部位と金属の接触は、接触部の電流−電圧特性が線形のオーミック接触である必要がある。
【０００４】
従来、ダイヤモンドに不純物導入による導電性を付与し、金属電極をその導電性部位の上に蒸着した後、格子欠陥を回復するための熱処理を行い、良好なオーム性の接合部を得ていた（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Electrical properties of graphite/homoepitaxial diamond contact, Y.G. Chen, et. al., Diamond and Related Materials 11 (2002) 451-457.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来の技術では、外部からドナー型、アクセプタ型の不純物をダイヤモンド中に導入して導電性部位を形成し、その導電性部位に金属電極を作成するにあたって、不純物の注入量によってはその接合部にオーム性の電気特性を持たせることが困難な場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、ダイヤモンドの導電性部位と他の材料、特に金属電極の接合部にオーム性の電気特性を容易に持たせることができるダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係るダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法は、ダイヤモンド表面の所定領域にレーザー光を照射しながら該所定領域に不純物をイオン注入して導電層を形成するステップを含むことを特徴とする。これにより、導電層にてオーム性の接合部を得ることが可能となる。
【０００８】
また、本発明に係るダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法は、さらに、前記導電層上に、金属電極を形成するステップをさらに含む。これにより、ダイヤモンドの導電層上
にオーム性の電極が得られる。
【０００９】
前記不純物には、ボロン、又はリンを使用することができるが、ダイヤモンド中でn型
、又はp型の導電層を形成しうる元素、即ち炭素に対するｎ型又はｐ型の元素であれば特
に種類は問わない。
【００１０】
前記不純物イオンビームのエネルギーは、約10 keV〜数MeVであり、電流量は、約0.1 
μA/cm2〜10 mA/cm2であることができる。
【００１１】
前記レーザー光の波長が約400 nm〜100 nm、エネルギー密度が約100 mJ/cm2以上であることが望ましい。
【００１２】
前記導電層の形成が、好ましくは真空の環境にて行われ、その真空度が、約10-2 Pa以
下である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法によれば、ダイヤモンドの導電性部位にオーミック接合を形成することが可能となり、特に、従来ではオーム性を持たせることができず、整流性が生じていた導電性部位と金属電極の接合部にオーム性を付与することが可能となる。これにより、ダイヤモンドを半導体素子の材料として一層幅広く利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態に係るダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係るダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法を説明する図である。
【００１６】
まず、ダイヤモンド基板１を照射真空槽２に設置し、伝導性制御のための不純物元素（ボロンやリンなど）のイオンビームをこの照射真空槽２に導入し、ダイヤモンド基板１の表面に照射する。不純物イオンビームのエネルギーは、伝導性付与に必要な深さや分布に応じて選択する。通常は10 keV〜数MeVの範囲である。イオンビームの電流量は特に制限
されないが、通常は0.1μA/cm2〜10 mA/cm2程度、好ましくは1μA/cm2〜1 mA/cm2程度で
ある。
【００１７】
イオンビームをダイヤモンド基板１の表面に照射する際、同時にレーザー光をダイヤモンド基板１の表面上のイオンビームが照射される領域に照射する。レーザー光の波長やエネルギー密度は特に制限されないが、波長は400 nm〜100 nm程度、エネルギー密度は100 mJ/cm2程度以上であることが望ましい。即ち、レーザー光の波長は、ダイヤモンドによる光吸収が顕著である領域の波長であることが望ましい。具体的には、ダイヤモンドの禁制帯間のエネルギーを超える波長、不純物や欠陥による吸収が起こりうる波長等が望ましい。
【００１８】
イオン照射時におけるダイヤモンド基板１を設置した照射真空槽２の真空は、特に制限されないが高真空程望ましい。照射真空槽２内の真空度は、約10-2 Pa以下、好ましくは
約10-4 Pa以下である。
【００１９】
イオンビーム、レーザー光を照射する時のダイヤモンドの温度には、特に制限はない。
【実施例】
【００２０】
次に、実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。もちろん、以下の実施例は、あくまでも本発明を理解するための１具体例であり、これにより、本発明が限定されるものではない。
【００２１】
図１と同様に、高温高圧で合成されたダイヤモンド基板１００を照射真空槽に設置し、真空槽内を7 x 10-6 Paに真空引きした。
【００２２】
その後、ダイヤモンド基板１００にｐ型導電性を付与するために、ボロン元素の導入をイオン注入の方式で行った。具体的には、ボロン元素をイオン化し、ボロンイオンビームを発生させ、それをダイヤモンド基板１００の表面に照射することによりボロン元素の導入を行った。これにより、ダイヤモンド基板１００の表面に、導電層１１０（図２参照）を形成した。このとき、イオンビームのエネルギー及び照射量を、ダイヤモンド基板１００の表面から450 nmまでの深さにおいて、ボロン濃度が5×1019 cm-3で均一となるように調整した。イオン注入時のダイヤモンド基板１００の温度は400 °Cに設定した。
【００２３】
イオンビームの照射と同時にレーザー光をもダイヤモンド基板１００の表面に照射した。レーザー光には、波長308 nmのXeClエキシマレーザーを用いた。レーザー光のパルス幅を20 ns、繰り返しレートを100 Hz、ダイヤモンド基板１００の表面位置でのレーザー光
のエネルギー密度を約0.2 J/cm2に設定した。
【００２４】
イオン注入を行った後、ボロン導入の際に同時に形成された格子欠陥を除去するために1400 °Cでの熱処理を行った。
【００２５】
熱処理を行った後、ボロンを導入した導電層１１０上に金属電極を蒸着した。具体的には、チタンＴｉ（厚さ30 nm）、白金Ｐｔ（厚さ30 nm）、金Ａｕ（厚さ100 nm）の順にそれぞれの金属を蒸着することにより、２つの金属電極を形成した（図２参照）。
【００２６】
金属電極を形成した後、再び400 °Cの熱処理を行った。
【００２７】
なお、比較のため、レーザー照射を行わず、ダイヤモンド基板にイオンビームのみを照射した後に、同様に金属電極を形成した。
【００２８】
図３の(a)、(b)は、レーザー照射を行った場合と行わなかった場合、それぞれについての、２つの金属電極間の電流−電圧特性を両対数表示した図である。
【００２９】
図３の(b)に示すレーザー照射を行わなかった場合、電流及び電圧の測定値のプロット
が両対数表示にて傾きｎが１の直線（ｎ＝１）に乗っておらず、電流と電圧が比例関係にない、すなわちオーム性でないことがわかる。他方、図３の(a)に示すレーザー照射を行
った場合には、電流及び電圧の測定値のプロットがｎ＝１の直線に乗っており、電流と電圧が比例関係にある、すなわちオーム性となっていることがわかる。
【００３０】
なお、本実施例では、上記ダイヤモンド基板上に形成された２つの金属電極間の電流−電圧特性が符号反転の場合も含めて比例関係にあった。即ち、印可する電圧の正負極性を逆にしても、電流と電圧が依然として比例関係にあった。
【００３１】
このように、本発明に係るダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法では、ダイヤモンドの導電層を形成するに当たって、レーザー光を照射しながら不純物のイオンビームを照射するようにしたので、該導電層上にオーミック接合を形成することが可能となり、特に、該導電層上に金属電極を形成したとき、該導電層と該金属電極の接合部に、確実にオー
ム性を持たせることができる。これにより、ダイヤモンド上にオーム性の電極を容易に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係るダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法は、容易にダイヤモンドにオーム性の接合部、並びにオーム性の電極を形成することができるという効果を有するものであって、ダイヤモンドを用いた半導体素子を製造するに当たって有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係るダイヤモンドのオーム性接合部の形成方法を説明する図である。
【図２】レーザー光を照射しながらイオンビームを照射した後、金属電極を形成したダイヤモンド基板の断面図である。
【図３】上記実施例において得られたオーム性接合部の電流−電圧特性を両対数表示した図であり、(a)はレーザー照射を行った場合、(b)はレーザー照射を行わなかった場合である。
【符号の説明】
【００３４】
１、１００  ダイヤモンド基板
２  照射真空槽
１１０  ボロンを導入された導電層
【図１】
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【図２】
2006237179.tif 000004
【図３】
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